Der Fall Gubrist

Was macht Tunneleinfahrten so gefährlich? Warum kracht es dort so häufig? Mit einem speziell aufgerüsteten Fahrsimulator testen ETH-Wissenschaftler die Aufmerksamkeit und Reaktion von Autofahrern in Tunneln – und liefern damit Polizisten und Tunnelbauern wertvolle Hinweise.

Christine Heidemann

 

Hauptmann Marc Neracher von der Kantonspolizei Zürich hofft auf eine heisse Spur. Der entscheidende Hinweis soll von der ETH Zürich kommen. Konkret von Marino Menozzi vom Departement Management, Technologie und Ökonomie. Es geht um die Aufklärung eines Falls, der die Kantonspolizei seit Jahren umtreibt: Was macht den Gubristtunnel so gefährlich? Warum passieren dort imVergleich mehr Unfälle als in anderen Tunneln im Grossraum Zürich?

«Ganz klar», werden jetzt viele Leser sagen, die tagtäglich im Gubristtunnel im Stau stehen, «weil das Verkehrsaufkommen zu hoch ist!» Schliesslich rauschen seit Eröffnung der Westumfahrung Zürich im Jahr 2009 fünf Prozent mehr Autos durch den Tunnel als zuvor. Vor allem in der Röhre von St. Gallen in Richtung Bern häufen sich die Unfälle, berichtet Marc Neracher. Und zwar genau 50 bis 100 Meter nach der Einfahrt. Eine Tatsache, die der Polizist nicht nur auf das hohe Verkehrsaufkommen zurückführt:«Wir haben eine Vermutung, dass die Beleuchtung einen Einfluss auf die Sicherheit in Tunneln hat.»

So sei im Gubristtunnel zwischen 1992 und 1994 die Beleuchtung schrittweise reduziert worden – womit die Unfallhäufigkeit zunahm. «Sie korrelierte mit der Abdunkelung.» Zwar ist der Tunnel mittlerweile wieder heller, doch sucht der Chef der Verkehrstechnischen Abteilung der Kantonspolizei noch immer nach einem wissenschaftlichen Beweis für seine Licht-These.

Um diesen zu liefern, rüsten Marino Menozzi und seine Doktorandin Ying-Yin Huang gerade einen gängigen Fahrsimulator für eine Tunneleinfahrt auf. In einem kleinen Laborraum im Institut für Innovations- und Technologiemanagement der ETH sollen darin künftig Probanden in einen auf eine Leinwand projizierten Tunnel fahren.

Sonne, heller Beton und Alter

«Wenn der Leuchtdichteunterschied sehr gross ist zwischen draussen und drinnen, sieht man einen Moment lang im Tunnel nichts», weiss Marc Neracher. Vor allem, wenn dem Fahrer draussen noch die Sonne ins Gesicht scheine, fahre er buchstäblich in ein schwarzes Loch. «Dann nehmen viele Leute Tempo raus und es kommt zum Stau.» Oder zu einem Auffahrunfall, mitunter sogar zu einer Massenkarambolage – im Gubrist keine Seltenheit.

Doch nicht nur die Sonne macht den Fahrern zu schaffen, sondern auch der architektonische Trend, den Beton der Tunnel immer heller zu gestalten, sagt Marino Menozzi. So haben der ETH-Forscher und sein Team an Tunneleinfahrten, wie etwa an der Westseite des Üetliberg-Tunnels bei Zürich, um die Mittagszeit Leuchtdichten von 14000 Candela pro Quadratmeter gemessen. Das entspricht dem Zwei- bis  Vierfachen der Leuchtdichte haushaltsüblicher Neonröhren. Nur wenige Meter weiter im Tunnel sind es dagegen nur noch 15 bis 50 Candela pro Quadratmeter. «Da ist das visuelle System ganz schön gefordert», so Menozzi.

Das gleiche Phänomen findet sich an der Tunnelausfahrt. Allerdings wirken sich die Leuchtdichtesprünge, wie es im Fachjargon heisst, zwischen drinnen und draussen dort nicht ganz so stark aus wie an der Einfahrt. Dennoch: Vor allem älteren Verkehrsteilnehmern bereitet die Tunnelfahrt Probleme, erklärt der Wissenschaftler. «Wenn ein 20-Jähriger 100 Prozent Lichtbedarf hat,hat ein 40-Jähriger 130 und ein 55-Jähriger 160 Prozent.» Gleichzeitig nimmt die Empfindlichkeit gegenüber Blendung
mit dem Alter zu.

Bis ans Limit

Im Moment sind die Forscher noch dabei, mit ersten Testfahrern auszutüfteln, wie stark sie die Probanden blenden müssen und wie viele Fahrer gebraucht werden, um repräsentative Ergebnisse zu erzielen. Denn der Test darf nicht zu leicht, aber auch nicht zu schwer sein.

Marino Menozzi peilt im Versuch Leuchtdichtesprünge von 20000 auf zehn Candela pro Quadratmeter an. «Wir müssen in jedem Fall ans Limit gehen, um eindeutige Effekte zu sehen », sagt der Wissenschaftler – und gibt einen ersten Einblick in seine geplante Versuchsreihe.

Vorbereitet hat der Forscher einen Test, mit dem er herausfinden möchte, wie sich die Anpassung an unterschiedliche Lichtverhältnisse auf die visuelle Wahrnehmung von Autofahrern auswirkt. Dazu bittet er einen Probanden in den Fahrersitz seines nagelneuen Simulators. Dort soll dieser zunächst nichts weiter tun, als auf die vor ihm aufgebaute Leinwand schauen. Darauf präsentiert ihm Marino Menozzi mit zwei Projektoren, ganz wie im Kino, eine Fahrt durch Zürich. Zunächst allerdings noch ohne Tunnel, aber mit eingebauten Blitzen, die den Fahrer blenden und ablenken. Genauso wie es Sonnenstrahlen oder helle Wände an der Einfahrt eines Tunnels tun. Gleichzeitig wird ein Pfeil eingeblendet. Der zeigt in jene Richtung, in der kurz darauf ein zweiter Pfeil erscheint.

Aufgabe der Testperson ist es nun, blitzschnell zu entscheiden, ob der zweite Pfeil in die gleiche Richtung weist wie der erste oder nicht und die jeweilige Richtung mit einem Tastendruck zu bestätigen. Das hört sich leicht an, ist es aber nicht. Denn der zweite Pfeil erscheint für gerade mal 200 Millisekunden und könnte zum Beispiel ein Kotflügel oder Koffer auf der Fahrbahn sein – ein Objekt, dem ein Fahrer ausweichen können muss, selbst wenn er von starkem Sonnenlicht geblendet in eine dunkle Röhre fährt.

«Wir werden den Test mit und ohne Blendung sowie mit verschiedenen Blendungsstärken machen, um zu sehen, ab wann ein Fahrer deutliche Probleme bekommt.»

Selbst Pupillen werden erfasst

Sobald die Vortests abgeschlossen sind, werden die Probanden im Simulator dann auch eigenhändig in einen Tunnel fahren, wobei neben ihnen Scheinwerfer auf einer Schiene auf- und abfahren und die Fahrer zum richtigen Zeitpunkt blenden. Denn die Schweinwerfer sind synchronisiert mit dem virtuellen Abstand des Fahrzeugs zum Tunneleingang.

Durch die Force-Feedback-Einheit im Lenkrad und die im Sitz eingebauten Vibratoren werden die Testfahrer zugleich auch jede Kurve und jede Unebenheit spüren. Vom Gefühl her ist also alles so wie bei einer richtigen Autofahrt. Etwas ungewohnt dürfte lediglich die Messvorrichtung auf dem Kopf sein, mit der Marino Menozzi und Ying-Yin Huang die Pupillengrösse sowie die Ausrichtung der Augen und des Kopfes erfassen wollen, um genau zu wissen, wo ein Autofahrer hinschaut, wenn er in einen Tunnel fährt. Auch die Bremspedale und die Lenkradstellung werden von den Forschern überwacht,umdie Reaktionszeit der Probanden zu messen.

Aber Marino Menozzi interessiert sich nicht nur für Tunnelfahrten. Er untersucht auch die Aufmerksamkeit von Autofahrern unter Alkohol- oder Medikamenteneinfluss. Dazu haben sich der Forscher und einige seiner Mitarbeiter sogar selbst als Testpersonen zur Verfügung gestellt – und bis zur Promillegrenze von 0,5 Gin getrunken. «Natürlich nach Feierabend», betont Menozzi. Leicht angetrunken, haben die Wissenschaftler dann einen ähnlichen Test wie den oben beschriebenen mit den Pfeilen durchgeführt. Dabei zeigte sich: Der Trainingseffekt, also die Erfahrung, überschattet den Einfluss des Alkohols auf die Reaktionszeit. Dagegen verschlechtert sich die Aufmerksamkeit deutlich. Die Forscher konnten die Testzeichen nicht mehr so gut erkennen wie in nüchternem Zustand. Auch diese Erkenntnisse der ETH-Forscher könnten für Marc Neracher und seine Kollegen von der Kantonspolizei interessant sein, wenn es darum geht, die Fahreignung einer Person noch besser überprüfen zu können.

Gleiches gilt laut Menozzi für die Fahrtauglichkeit und generell die Arbeitstauglichkeit unter Medikamenteneinfluss. «Personen, die zum Beispiel regelmässig Blutdrucksenker nehmen, weisen eine reduzierte Aufmerksamkeitsleistung im peripheren Gesichtsfeld auf, was mit dem Tunnelsehen bei erhöhter Geschwindigkeit
vergleichbar ist.»

Wohin mit den Infos?

In einem zukünftigen Projekt möchte Marino Menozzi mit dem Fahrsimulator zudem untersuchen, wo und wie Autofahrer Informationen von Navigations- und Kollisionswarnsystemen am besten wahrnehmen können. Denn der Trend geht in Richtung 3-D-Darstellung auf der Windschutzscheibe. Wie stark darf die reale Situation durch künstliche Informationen überdeckt werden? Sollen nur Symbole angezeigt werden oder sind zusätzlich verbale Ansagen hilfreich? Was stört, was lenkt ab?

Dazu will der Forscher seinen Probanden 3-D-Brillen aufsetzen und messen, wie gut sie bei einer Autofahrt auf die eingeblendeten Informationen reagieren.

Hauptmann Neracher darf sich also auf eine Menge hilfreicher Daten aus der ETH Zürich freuen – mit denen er nicht nur den Fall Gubrist lösen könnte. Auch wenn ihm der besonders am Herzen liegt: «Wenn wir mehr über die Adaptionszeit in Tunneln wissen, können wir entsprechend reagieren.» Zum Beispiel hellere oder grössere Signale aufstellen. Durch zusätzliche Lichter am Boden die Fahrspuren sichtbarer machen. Oder das Tunnelportal anders gestalten. Marc Neracher hätte einige Lösungen parat, wenn sich sein Verdacht bestätigen sollte – nämlich, dass die Lichtverhältnisse eine gewisse Rolle spielen, wenn es in Tunneln häufig kracht.